Способ получения реагента для нефтедобычи и способ нефтедобычи с его использованием

Способ получения реагента для нефтедобычи и способ нефтедобычи с его использованием

Реферат

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для увеличения нефтеотдачи пластов и при капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин.

Известен способ получения реагента для нефтедобычи путем обработки порошкообразного полиакриламида ПАА в воздушной среде при атмосферных условиях ионизирующим излучением с дозой 0,2 Мрад в течение 2-х часов при комнатной температуре или при 80°С с последующей обработкой водой в количестве 10-30% от массы полиакриламида [1].

Известен способ получения реагента для нефтедобычи путем обработки порошкообразного ПАА в виде его непрерывного потока через камеру облучения ионизирующим излучением с длительностью импульсов 10^-8-10^-4 с импульсной мощностью 10¹⁰-5·10¹⁴ рад/с до достижения поглощенной дозы 0,5-0,7 Мрад, причем используют пучок ускоренных электронов с энергией не менее 0,3 МЭВ при дозе излучения 0,5-5,0 Мрад [2].

Известны также способ получения реагента для нефтедобычи путем обработки порошкообразного ПАА, помещенного в герметичный сосуд, в присутствии газовой смеси с содержанием кислорода 10-50% при дозе излучения 0,5-5,0 Мрад и способ нефтедобычи, предусматривающий закачку в пласт воды с добавкой этого реагента [3].

Наиболее близким аналогом к заявленному способу получения реагента является способ получения реагента для нефтедобычи путем обработки порошка ПАА, помещенного в герметичный резервуар - мешок, располагаемый, как обычно при такой обработке, на прорезиненной транспортирующей ленте, в инертной атмосфере ионизирующим излучением с дозой 0,01-0,7 Мрад [4].

Наиболее близким аналогом к заявленному способу нефтедобычи является способ нефтедобычи, включающий закачку в пласт водной суспензии реагента для нефтедобычи, полученного путем обработки порошка ПАА, помещенного в герметичный резервуар - мешок, в инертной атмосфере ионизирующим излучением с дозой 0,01-0,7 Мрад [4].

Недостатком известных способов получения реагента и нефтедобычи с его использованием является низкая прочность гелевых частиц при высоких градиентах давления при обработке пласта.

Задачей изобретения является повышение прочности гелевых частиц при высоких градиентах давления при обработке пласта.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения реагента для нефтедобычи путем обработки порошка полиакриламида ПАА, помещенного в воздухонепроницаемый мешок, ионизирующим излучением, используют указанный мешок объемом 5-50 л, осуществляют указанную обработку порошка ПАА с размером частиц 0,1-4 мм ускоренными электронами с энергией 0,4-12 МЭВ половиной от дозы 0,05-10 Мрад последовательно с каждой из двух противоположных сторон мешка, имеющих наибольшую площадь поверхности, при толщине слоя порошка ПАА до 30 см, с размещением мешка на металлическом поддоне, а затем выдерживают его в мешке в течение не менее 24 часов. Причем используют поддон из стали, свинца или вольфрама.

Поставленная задача решается также тем, что в способе нефтедобычи, включающем закачку в пласт водной суспензии реагента для нефтедобычи, полученного путем обработки порошка полиакриламида ионизирующим излучением, при использовании указанного реагента, полученного способом, описанным выше, он имеет следующий фракционный состав, мас.%:

фракция 0,1-1 мм	30-70
фракция 1-4 мм	остальное,
а его концентрация в суспензии составляет	0,1-1,5%

Использование для обработки воздухонепроницаемых мешков позволяет снизить влияние кислорода на процесс сшивания за счет добавочной дозы ионизирующего излучения. Часть энергии излучения используется для выжигания кислорода в слое полиакриламида и в дальнейшем обработка происходит практически в инертной среде. Это обеспечивает большую эффективность сшивания, результатом чего является получение реагента, образующего при контакте с водой гелевые частицы с высокими физико-химическими свойствами. В качестве материала мешков можно использовать полиэтиленовую или полипропиленовую пленку. При объеме мешка менее 5 л эффективность снижается в результате снижения соотношения между величиной поверхности мешка и его объемом. Мешки объемом более 50 л с высокой дозой вероятности разрушаются при погрузоразгрузочных операциях, что вызывает нарушение их герметичности. Слой полимера в направлении источника ионизирующего излучения не должен превышать по толщине 30 см во избежание значительного поглощения в самом полимере. Двухсторонняя обработка мешков позволяет улучшить равномерность обработки полимера ионизирующим излучением.

Целесообразно использовать порошок ПАА с размером частиц от 0,1 до 4 мм. Это позволяет получить при смешении его с водой более крупные гели, которые более эффективны в пластах с аномально высокой проницаемостью коллектора. Кроме того, в таком полимере обеспечивается улучшенное перемешивание воздуха внутри мешка с газовыми продуктами радиолиза полимера и, как следствие, получение продукта с однородными по объему свойствами.

Практическое удобство представляет использование в качестве источника ионизирующего излучения ускоренных электронов, которые генерируют в объеме воздухонепроницаемого мешка небольшое количество озона и окислов азота. При обработке в мешке они не выделяются в рабочую зону обрабатывающего устройства - ускорителя электронов и не отравляют рабочую зону. Через некоторое время они реагируют друг с другом в герметичном мешке, что повышает качество получаемого продукта за счет стабилизации его свойств во времени. Целесообразно использовать ионизирующее излучение от ускорителя электронов с энергией 0,4-12 МЭВ. Интервал значений энергии ограничен сверху отсутствием протекания ядерных реакций, нижний предел ограничен высокой продолжительностью времени, необходимого для такой обработки.

Реагент, полученный описанным выше способом, при смешении с водой образует полимерно-гелевую систему, обладающую особыми реологическими и физико-механическими свойствами. Частицы порошка реагента эффективно набухают в воде, но не растворяются полностью. При закачке такой системы в пласт она эффективно изменяет потоки флюидов в нефтяном пласте, что приводит к увеличению количества добываемой нефти. Набухшие гели реагента могут быть использованы для временного блокирования скважин при капитальном ремонте, а также при необходимости проведения водоизоляционных работ.

Существенное значение в этих случаях имеет размер гранул порошка полиакриламида, а следовательно, и размер набухших гелевых частиц. Наибольший эффект от использования предлагаемого реагента в нефтедобыче достигается при следующем фракционном составе порошка, мас.%: фракция 0,1-1 мм 30-70, фракция 1-4 мм - остальное. Повышение эффективности связывается с тем, что частицы мелкой фракции располагаются в свободном пространстве между более крупных частиц. При содержании мелкой или крупной фракции менее 30% этот эффект малозаметен. При использовании реагента в заявленном способе его концентрация составляет 0,1-1,5 мас.%. При концентрации ниже 0,1% велики затраты на процесс закачки реагента (полимера) в пласт без повышения технологической эффективности. При концентрации реагента более 1,5% возрастает вязкость системы и ее невозможно закачать в пласт с использованием стандартного технологического оборудования. Закачку суспензии возможно осуществлять в нагнетательные и/или добывающие скважины.

Пример 1.

Порошкообразный ПАА (15 кг) с размером частиц 0,1-4 мм помещают в полиэтиленовый мешок объемом 20 л и герметизируют его.

Далее укладывают мешок на стальной поддон и формируют на нем слой порошка полимера толщиной 30 см в мешке, ориентируя мешок стороной с наибольшей площадью поверхности в направлении источника излучения. Обрабатывают излучением с половиной расчетной дозы излучения 0,5 Мрад (5 КГр) от ускорителя электронов. Далее мешок переворачивают противоположной стороной - т.е. второй стороной с наибольшей площадью поверхности и также обрабатывают дозой 0,5 Мрад. Общая поглощенная полимером, размещенным в мешке, доза составляет 1 Мрад. Выдерживают полимер в мешке 24 часа и вскрывают его. Образец полимера испытывали в составе полимерно-гелевой системы. Для этого готовили смесь 1 г полимера и 99 г воды. Для характеристики качества полимера использовали показатели набухаемости и прочности геля. Набухаемость определяли весовым методом как отношение массы связанной полимером воды к массе сухого полимера. После набухания полимера образуется дисперсная полимерно-гелевая система. Для этой системы определяют величину набухаемости - безразмерный показатель отношения массы воды, связываемой единицей массы сухого геля. В данном случае набухаемость равна 110. Прочность геля оценивали по максимальному перепаду давления, которое необходимо приложить на фильтре из сетки с ячейками 100 мкм. Исследована фильтруемость гелевой системы через сетку с ячейками 100 мкм. Установлено, что давление, которое выдерживает эта гелевая система, равно 3,2 МПа.

Пример 2.

Для оценки эффективности при реализации заявленного способа нефтедобычи было проведено моделирование нефтеизвлечения в лабораторных условиях. Для этого изготовили модель пласта диаметром 3 см и длиной 50 см, заполненную кварцевым песком проницаемостью 3,0 Дарси. Модель заполняли моделью нефти - керосином. Далее проводили закачку в пласт воды до прекращения вытеснения нефти. Это было достигнуто после вытеснения из пласта 42% керосина. Далее в модель закачивали оторочку объемом 0,2 поровых объема суспензии, состоящей из воды, к которой добавлено 0,5% полиакриламида, обработанного, как описано в примере 1. Причем 30% порошка полиакриламида было взято с размером фракции 0,1-1 мм и 70% - с размером фракции 1-4 мм. Далее продолжали закачивать в модель пласта воду. В результате было получено еще дополнительно 17% керосина.

Пример 3.

Проведены испытания, как в примере 2, но при следующем содержании фракций: фракция 0,1-1 мм - 70%, фракция 1-4 мм - 30%.

Результатом испытаний было получение дополнительного извлечения углеводорода - 15%.

Источники информации

1. Патент РФ №2186960, Е 21 В 43/22, опубл. 10.08.2002.

2. Патент РФ №2180393, Е 21 В 43/22, опубл. 10.03.2002.

3. Патент РФ №2127359, Е 21 В 43/22, опубл. 10.03.1999.

4. Патент СССР №1669404, Е 21 В 43/22, опубл. 10.06.1999.

1. Способ получения реагента для нефтедобычи путем обработки порошка полиакриламида ПАА, помещенного в воздухонепроницаемый мешок, ионизирующим излучением, отличающийся тем, что используют указанный мешок объемом 5-50 л, осуществляют указанную обработку порошка ПАА с размером частиц 0,1-4 мм ускоренными электронами с энергией 0,4-12 МЭВ половиной от дозы 0,5-10 Мрад последовательно с каждой из двух противоположных сторон мешка, имеющих наибольшую площадь поверхности, при толщине слоя порошка ПАА до 30 см, с размещением мешка на металлическом поддоне, а затем выдерживают его в мешке в течение не менее 24 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют поддон из стали, свинца или вольфрама.

3. Способ нефтедобычи, включающий закачку в пласт водной суспензии реагента для нефтедобычи, полученного путем обработки порошка полиакриламида ионизирующим излучением, отличающийся тем, что при использовании указанного реагента, полученного способом по п.1, он имеет следующий фракционный состав, мас.%:

Фракция 0,1-1 мм	30-70
Фракция 1-4 мм	Остальное

а его концентрация в суспензии составляет 0,1-1,5%.